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Ricerche

Sangue di topi maratoneti aumenta la funzione cerebrale dei coetanei sedentari

In uno studio eseguito alla Stanford University, dei topi sedentari sembrano aver beneficiato dell'esercizio di altri topi coetanei, quando hanno ricevuto iniezioni del loro sangue.

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L'esercizio fisico fa molto bene al cervello dei topi, come pure al tuo. Numerosi studi condotti su topi, esseri umani e su vetrini in laboratorio hanno chiarito questo fatto. Ora, un nuovo studio dimostra che è possibile trasferire i benefici cerebrali goduti da topi maratoneti ai loro coetanei sedentari.


I ricercatori della Facoltà di Medicina di Stanford hanno dimostrato che il sangue di giovani topi adulti, che fanno sempre molto esercizio, avvantaggia il cervello di topi coetanei sedentari. Una singola proteina nel sangue dei topi attivi sembra in gran parte responsabile di tale beneficio.


La scoperta potrebbe aprire la porta a trattamenti che, domando l'infiammazione del cervello nelle persone che non fanno molto esercizio, riducono il loro rischio di malattie neurodegenerative o ne rallentano la progressione.


Nello studio, pubblicato l'8 dicembre su Nature, i ricercatori hanno confrontato campioni di sangue di topi fisicamente attivi e di coetanei sedentari. Hanno dimostrato che le trasfusioni di sangue dai topi corridori hanno ridotto la neuroinfiammazione dei topi sedentari e hanno migliorato le loro prestazioni cognitive. In più, i ricercatori hanno isolato una proteina del sangue che sembra avere un ruolo importante nell'effetto anti-neuroinfiammatorio dell'esercizio.

 

Infiammazione e salute cognitiva

La neuroinfiammazione è legata con forza alle malattie neurodegenerative negli esseri umani, ha detto Tony Wyss-Coray PhD, professore di neurologia e scienze neurologiche. Gli studi sugli animali hanno indicato che la neuroinfiammazione accelera le malattie neurodegenerative e che la sua inversione o riduzione può prolungare la salute cognitiva, ha detto.


Chiunque abbia sofferto di influenza può collegare la perdita di funzione cognitiva che viene da un'infezione virale che induce febbre, ha detto Wyss-Coray: “Si diventa letargici, ti senti scollegato, il cervello non funziona più così bene, i ricordi non sono altrettanto chiari“.


Questo è un risultato, almeno in parte, dell'infiammazione in tutto il corpo che segue l'infezione. Mentre il sistema immunitario intensifica la lotta, l'infiammazione si riversa nel cervello. La neuroinfiammazione aggrava anche la progressione del morbo di Alzheimer (MA) e di altre malattie neurodegenerative, ha detto Wyss-Coray, neuro-immunologo che, in uno studio pubblicato in luglio di quest'anno ha individuato segni di infiammazione nel cervello di persone che erano morte di COVID-19.


Wyss-Coray è l'autore senior del nuovo studio, mentre la prima autrice è Zuriñe De Miguel PhD, ex post-dottorato nel gruppo di Wyss-Coray, e ora assistente prof.ssa di psicologia alla California State University di Monterey Bay.


Sappiamo già che l'esercizio fisico induce una serie di manifestazioni sane nel cervello, come una maggiore produzione di cellule nervose e meno infiammazione. Wyss-Coray dice:

“Abbiamo scoperto che questo effetto dell'esercizio può essere attribuito in gran parte a fattori nel sangue, e possiamo trasferire tale effetto a un coetaneo che non fa esercizio”.

 

Maratona notturna del topo

I topi amano correre. Dai accesso al topo in gabbia a una ruota girevole di pochi centimetri di diametro e, senza alcuna formazione o invito, accumulerà 6/9 km a notte (dormono di giorno) su gambe che sono molto più corte delle nostre. Se blocchi la ruota, il topo non farà più molto esercizio fisico, anche se è comunque libero di muoversi qua e là nella gabbia (più o meno come andare in cucina di tanto in tanto per prendere una birra o uno spuntino dal frigo).


I ricercatori hanno messo ruote girevoli sia funzionali che bloccate nelle gabbie di topi di laboratorio di 3 mesi, che sono metabolicamente equivalenti a esseri umani di 25 anni. Un mese di funzionamento costante è stato sufficiente per aumentare notevolmente la quantità di neuroni e altre cellule nel cervello dei topi maratoneti, in confronto a quelli dei topi sedentari.


Successivamente, i ricercatori hanno raccolto sangue dai maratoneti e, per controllo, dai topi sedentari. Poi, ogni tre giorni, hanno iniettato ai topi sedentari del plasma (frazione priva di cellule del sangue) sia dai maratoneti che dai topi sedentari. Ogni iniezione equivaleva al 7/8% del volume totale di sangue del topo ricevente. (Un valore equivalente negli esseri umani sarebbe di circa 0,23/0,35 litri).


“I topi che ricevevano il sangue dei colleghi corridori erano più intelligenti”
, ha detto Wyss-Coray.


Su due diversi test di memoria in laboratorio, i topi che avevano ricevuto con plasma dai maratoneti hanno avuto prestazioni migliori dei colleghi sedentari che hanno ricevuto plasma da altri sedentari. Inoltre, i topi sedentari che ricevevano plasma da topi maratoneti avevano più cellule che danno origine a nuovi neuroni nell'ippocampo (una struttura cerebrale associata alla memoria e alla navigazione) di quelli che ricevevano trasfusioni di plasma da sedentari.


Gli scienziati hanno confrontato i livelli di attivazione di migliaia di geni nell'ippocampo dei topi sedentari che ricevevano plasma dai maratoneti rispetto a quelli trattati con plasma da sedentari. Dei circa 2.000 geni che hanno avuto un cambio nei livelli di attivazione, in risposta al plasma dei maratoneti, i 250 con l'attivazione più modificata erano noti per essere legati con più forza ai processi infiammatori, e il cambiamento nella loro attivazione suggeriva meno neuroinfiammazione nei topi che hanno ricevuto sangue dai maratoneti.


“Il sangue dei corridori stava chiaramente facendo qualcosa al cervello, anche se era stato introdotto fuori del cervello, a livello sistemico”
, ha detto Wyss-Coray.


Passando all'esame delle proteine ​​nel sangue dei topi maratoneti, il gruppo di Stanford ha identificato 235 proteine ​​diverse, di cui 23 erano scarse e 26 più abbondanti nei maratoneti rispetto ai topi sedentari. Molte di queste proteine ​​espresse in modo differenziale erano associate alla 'cascata del complemento', un insieme di circa 30 proteine ​​del sangue che interagiscono tra loro per lanciare la risposta immunitaria agli agenti patogeni. L'infiammazione cronica risultante dall'attivazione aberrante del sistema del complemento, ha osservato Wyss-Coray, sembra accelerare la progressione di molte malattie neurodegenerative.

 

Una proteina interessante

La rimozione di una singola proteina, la clusterina, dal plasma dei topi maratoneta ha fatto sparire in gran parte l'effetto antinfiammatorio sul cervello dei topi sedentari. Nessun altra proteina testata dagli scienziati in modo simile, ha avuto lo stesso effetto.


La clusterina, un inibitore della cascata del complemento, era significativamente più abbondante nel ​​sangue dei maratoneti rispetto a quello dei sedentari. Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che la clusterina si lega ai recettori che abbondano sulle cellule endoteliali cerebrali, le cellule che rivestono i vasi sanguigni del cervello.


Queste cellule sono infiammate nella maggior parte dei pazienti di MA, ha osservato Wyss-Coray, la cui ricerca ha dimostrato che le cellule endoteliali del sangue sono in grado di trasferire al cervello i segnali chimici del sangue circolante, inclusi i segnali infiammatori. La clusterina di per sé, anche se somministrata fuori del cervello, era in grado di ridurre l'infiammazione cerebrale in due differenti ceppi di topi di laboratorio in cui era stata indotta l'infiammazione acuta in tutto il corpo oppure quella cronica legata al MA.


Separatamente, i ricercatori hanno scoperto che a conclusione di un programma di esercizio aerobico di sei mesi, 20 veterani militari con lieve decadimento cognitivo (un precursore del MA), avevano livelli elevati di clusterina nel sangue.


Wyss-Coray ha ipotizzato che un farmaco che migliora, o imita, il legame della clusterina ai suoi recettori sulle cellule endoteliali cerebrali potrebbe aiutare a rallentare il corso delle malattie neurodegenerative associate alla neuroinfiammazione, come il MA.

 

 

 


Fonte: Bruce Goldman in Stanford University (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Zurine De Miguel, Nathalie Khoury, Michael Betley, Benoit Lehallier, Drew Willoughby, Niclas Olsson, Andrew Yang, Oliver Hahn, Nannan Lu, Ryan Vest, Liana Bonanno, Lakshmi Yerra, Lichao Zhang, Nay Lui Saw, Kaci Fairchild, Davis Lee, Hui Zhang, Patrick McAlpine, Kévin Contrepois, Mehrdad Shamloo, Joshua Elias, Thomas Rando, Tony Wyss-Coray. Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin. Nature, 8 Dec 2021, DOI

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